DE4107623C2 - Gipsplatte mit hohem Feuerwiderstand - Google Patents

Gipsplatte mit hohem Feuerwiderstand

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Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Gipsplatte mit hohem Feuerwiderstand mit einem geschnittene minera­ lische Fasern, vorzugsweise Glasfasern enthaltenden Gips­ kern.
Gattungsgemäße Gipsplatten sind beispielsweise aus der US-PS 33 76 147 bekannt, wobei weitere wesentliche Be­ standteile des Gipskerns ungeblähte Vermiculite und unge­ blähte Perlite sind. Diese Zusätze sollen die gefürchtete Schrumpfung und Rissebildung bei Hitzeeinwirkung vermei­ den. Es sind Zusätze von ca. 2% Vermiculite und ca. 3% Perlite neben ca. 0,45 bis 0,5 Gew.-% Glasfasern nötig, um zu einigermaßen brauchbaren Ergebnissen zu kommen. Vermiculite und Perlite sind relativ teure Zusatzstoffe. Die mit ihrer Hilfe herstellbaren Gipsplatten mit hohem Feuerwiderstand lassen qualitativ durchaus noch Wünsche offen.
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, Gipsplatten mit hohem Feuerwiderstand zu entwickeln. So sind schon aus der DE-AS 10 95 187 feuerhemmende Bauplatten bekannt, welche unter Zusatz von 8 bis 12 Gew.-% Vermiculite und 8 bis 12 Gew.-% geblähter Perlite sowie 0,5 bis 2 Gew.-% Pa­ pierschnitzel hergestellt worden sind. Die Papierschnit­ zel können als zusätzliche Beimischung zu Mineralfasern und/oder Asbestfasern oder auch ohne Zugabe von Fasern beigegeben werden. Die hohen Gehalte an Vermiculite und Perlite sind kostenmäßig und von den Mengen der Rohstoffe her nicht zu verantworten.
Aus der DE-OS 33 22 067 ist ein feuerhemmendes Bauelement bekannt, welches aus 40 bis 55 Gew.-% Halbhydratgips, 20 bis 45 Gew.-% Portlandzement und 10 bis 40 Gew.-% endotherm wirkenden Bestandteilen besteht, wobei bis zu 10 Gew.-% Glasfasern zugesetzt werden können. Die bei Temperaturen über 300°C endotherm wirkenden Bestandteile sind zum Beispiel Tonerdeschmelzzement, Dolomit, Calcit, Fetton, unexpandierter Vermiculit oder ungeblähter Perlit sowie Aluminiumhydroxid. Diese Platten können im Gießver­ fahren oder auf Gipskartonplattenanlagen oder nach dem Hatschek-Verfahren hergestellt werden. Diese Platten kön­ nen somit nur bis 55 Gew.-% Halbhydratgips enthalten und benötigen erhebliche Mengen an Portlandzement und anderen teilweise wertvollen Zusatzstoffen.
Aus der US-PS 36 16 173 sind feuerwiderstandsfähige Gips­ bauplatten mit relativ geringem Raumgewicht und geringer Schrumpfung bei hohen Temperaturen bekannt. Sie enthalten neben Glasfasern ca. 1 bis 3,5 Gew.-% Vermiculite, 0,5 bis 20 Gew.-% feinkörnige anorganische Stoffe aus der Gruppe der Tone sowie gegebenenfalls kolloides Silizium­ dioxid oder Aluminiumoxid. Als Tone sind Kaolinit, Mont­ morillonit, Illit, Chlorit, Attapulgit etc. genannt. Auch hier handelt es sich um relativ wertvolle Zusatzstoffe. Die so erhaltenen Platten lassen insbesondere bezüglich der mechanischen Eigenschaften Wünsche offen.
Aus der US-PS 46 47 486 sind Gipsplatten mit hohem Feuer­ widerstand bekannt, welche als wesentlichen Bestandteil 2 bis 40 Gew.-% Anhydrit II gegebenenfalls zusammen mit Glasfasern, unexpandiertem Vermiculit oder Wollastonit enthalten. Optimale Ergebnisse wurden nur erzielt unter Verwendung von totgebranntem Calciumsulfat-Anhydrit-II- Fasern, einem ebenfalls relativ teurem Zusatzstoff.
Ebenfalls wertvolle und relativ teure Zusatzstoffe, wie Bor-, Aluminium- und Siliciumverbindungen, werden für eine in EP-02 58 064 A2 beschriebene hochverstärkte, feuer­ beständige Gipszusammensetzung benötigt.
Ein Verfahren zum Herstellen von Leichtbauplatten aus einem porösen Zuschlagstoff und Gips, wobei der poröse Zuschlagstoff dampfgehärtetes Gasbetonbruch- und/oder -abfallmaterial ist und mindestens 50% in der fertigen Leichtbauplatte enthalten ist, wird in DE 25 24 147 B2 beschrieben. Diese durch Gießen in Formen hergestellte Platte enthält keine die mechanischen Eigenschaften verbessernden Glasfasern.
Eine Platte mit einer Basisschicht, bestehend aus Gips, lignozellulose- und/oder zellulosehaltigen und/oder an­ organischen Teilchen und mit wenigstens einer Deckschicht aus Gips und Füllstoff wird in DE 33 08 585 A1 offenbart. Diese in der Oberflächenqualität verbesserte Platte be­ sitzt jedoch einen geringen Feuerwiderstand.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Gipsbauplatten mit hohem Feuerwiderstand mit einem ge­ schnittene Glasfasern enthaltenden Gipskern weiter zu verbessern und dabei möglichst wenig teure Zusatzstoffe zu verwenden. Diese Aufgabe kann überraschend dadurch gelöst werden, durch eine Gipsplatte gemäß Anspruch 1, vorzugsweise gemäß Ansprüchen 2 bis 6.
Gasbetongranulat fällt bei der Herstellung von Gasbeton in relativ großen Mengen an und kann bisher kaum wieder­ verwertet oder weiterverwertet werden. Weiterhin läßt sich Gasbetongranulat relativ einfach und in größeren Mengen gewinnen beim Abbruch von Bauwerken aus Gasbeton. Bisher mußte dieses Material als voluminiöser Bauschutt deponiert werden und konnte auch keiner weiteren Verwen­ dung zugeführt werden. Gasbetonabfälle können aufgrund ihres mechanischen Verhaltens relativ leicht und kosten­ günstig vermahlen werden auf Korngrößen unter 2 mm. Ge­ gebenenfalls wird das Überkorn abgetrennt und erneut dem Mahlprozeß zugeführt.
Die erfindungsgemäße Verwendung von Gasbetongranulat stellt somit eine ökologisch und ökonomisch sinnvolle Wiederverwendung von Gasbetonabfällen dar. Sie ermöglicht darüber hinaus die Herstellung von Gipsplatten mit hohem Feuerwiderstand und ausgezeichneten mechanischen Eigen­ schaften. Diese Eigenschaften sind bisher nicht erklär­ bar. Auch die umfangreiche Literatur und Patentliteratur gibt keine Hinweise auf die erfindungsgemäße Verwendbar­ keit von Gasbetongranulat.
Die erfindungsgemäße Gipsplatte kann im allgemeinen als weiteren Zusatz relativ geringe Mengen an ungeblähtem Vermiculite enthalten, wobei im allgemeinen ca. 1 Gew.-%, maximal 2 Gew.-%, zugesetzt werden. Der Zusatz von Vermiculite kompensiert beim Erhitzen die Schrumpfung, jedoch bilden sich bei höheren Zusatzmengen im allge­ meinen Risse. Bei Einsatz von höheren Konzentrationen als 2 Gew.-% Vermiculite verschlechtert sich der Gefügezu­ sammenhalt der Platte bei hoher Temperatur.
Wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Gipsplatte sind geschnittene Glasfasern. Prinzipiell können auch Mineralfasern oder andere anorganische Fasern eingesetzt werden, jedoch sind Glasfasern wegen des Preises und/oder der Verarbeitbarkeit bevorzugt. Diese werden üblicher­ weise in Mengen zwischen 0,15 und 0,4 Gew.-%, vorzugs­ weise in Mengen zwischen 0,2 und 0,3 Gew.-%, zugesetzt. Meist handelt es sich um Glasfasern, die auf Längen von ca. 12 mm geschnitten sind und sich in dieser Form und diesen Mengen im Gipskern gut dispergieren lassen.
Der Gipskern wird üblicherweise aus abbindefähigem Gips, vorzugsweise üblichem Stuckgips, hergestellt. Die­ ser Stuckgips kann sowohl aus natürlichem Gips oder auch aus technischen Gipsen calciniert werden.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Gipsplatte kann auf bekannten Produktionsanlagen für Gipskartonplatten sowie anderen Gipsplatten hergestellt werden. Übliche Zusätze sind beispielsweise Stärke, Schaummittel sowie feingemah­ lenes Dihydrat als Abbindebeschleuniger.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist eine Gips­ platte, die einseitig oder beidseitig außen mit Glasfaser­ vlies kaschiert ist. Geeignet ist auch ein Glasfaservlies, welches auf der dem Gipskern abgewandten Seite beschich­ tet ist mit einem zumindest teilweise abgebundenen anorganischen Binder gemäß deutscher Patentanmeldung P 39 37 433. Als anorganische Binder werden dabei schnellbindende Calciumsulfat-Halbhydrate, schnellbin­ dender Zement oder schnellbindende Zementgemische ver­ wendet. Hochsulfatbeständiger Zement ist besonders be­ vorzugt.
In den nachfolgenden Beispielen sind bevorzugte Ausfüh­ rungsformen sowie Test- und Vergleichsversuche zusammen­ gestellt:
Beispiel 1
Auf einer Produktionsanlage zur Herstellung von Gips­ kartonplatten wurden 12,5 mm dicke Gipskartonplatten her­ gestellt, welche außer Stuckgips und 0,22 Gew.-% ge­ schnittenen Glasfasern (ca. 12 mm lang), 8 Gew.-% ge­ mahlenes Gasbetongranulat enthielten. Die Korngröße des Granulats wies bei der Siebanalyse folgende Werte auf:
<2,0 mm|0%
bis 2,0 mm 100,0%,
bis 0,1 mm 91,7%,
bis 0,5 mm 58,2%,
bis 0,125 mm 17,8%,
bis 0,09 mm 10,6%.
Die Schüttdichte des Granulats betrug 0,68 kg/dm³. Die chemische Analyse des Granulats ergab
31% CaO,
47% SiO₂,
 4% Al₂O₃,
 1% MgO,
 2% Fe₂O₃,
 1% Alkalien,
11% Glühverlust.
Dem Gemisch wurden bei der Herstellung geringe Mengen Stärke, Schaummittel und feingemahlenes Dihydrat als Ab­ bindebeschleuniger zugesetzt.
Die so hergestellten Platten wiesen bei der mechanischen Prüfung gleich gute Eigenschaften auf wie herkömmliche Gipskartonplatten (Feuerschutzplatten GKF nach DIN 18 180). Die Prüfung des Feuerwiderstandes an einer beid­ seitig, einlagig beplankten Metallständerwand ergab hin­ gegen deutlich bessere Werte. So verzögerte sich das Herabfallen von Plattenstücken auf der Ofenseite um den Faktor 2. Die örtliche Braunfärbung von Karton auf der Raumseite sowie das örtliche Temperaturlimit (Delta T<180°K; Wanderelement) verbesserte sich jeweils um ca. 20%. Auch der Raumabschluß (Prüfung mit Wattebausch) verbesserte sich deutlich.
Beispiel 2
Auf der gleichen Produktionsanlage wie im Beispiel 1 wurde eine 12,5 mm dicke, beidseitig mit Glasfaservlies kaschierte Gipsbauweise hergestellt. Sie enthielt 0,25 Gew.-% geschnittene Glasfasern, 1 Gew.-% Vermiculite und 8 Gew.-% Gasbetongranulat, das auf kleiner 1 mm gemahlen war. Zum Vergleich wurde eine Platte hergestellt, die anstatt Gasbetongranulat 4,8 Gew.-% geblähte Perlite ent­ hielt. Die mechanischen Eigenschaften der Platten waren wiederum nahezu identisch. Die Prüfung des Feuerwider­ stands ergab wiederum deutlich bessere Werte. Es wurde festgestellt, daß bei einer beidseitig, einlagig beplank­ ten Metallständerwand mit einer Mineralfaserdämmstoff­ einlage eine Feuerwiderstandsdauer von 90 Minuten er­ reicht wird. Die Vergleichsplatte erreichte dabei nur eine Feuerwiderstandsdauer von 60 Minuten.
Offensichtlich verringert der erfindungsgemäße Zusatz von gemahlenem Gasbetongranulat sowohl die Bildung von Rissen, was bei den Feuerwiderstandsversuchen zu beobachten war, als auch die Schrumpfung. Orientierende Laborversuche haben dies bestätigt. Aus den Platten von Beispiel 2 wur­ den rechteckige Probekörper der Abmessung 200 mm × 100 mm herausgeschnitten. In einem Muffelofen wurden die Probe­ körper eine Stunde lang einer Temperatur von 920°C ausge­ setzt. Danach wurden sie herausgenommen, auf Raumtempera­ tur abgekühlt und vermessen. Während die Vergleichsplatte aus Beispiel 2 um 6,8% schrumpfte, betrug die Schrumpfung der erfindungsgemäßen Platten nur 4,1%. Eine weitere er­ findungsgmäße Platte, die 4 Gew.-% Gasbetongranulat ent­ hielt, zeigte nach dem Test eine Kontraktion von 5,2%.
Der Gehalt an gemahlenem Gasbetongranulat sollte min­ destens 2 Gew.-% betragen. Gute Ergebnisse wurden im Be­ reich zwischen 5 und 10 Gew.-% erzielt. Es erscheint mög­ lich, höhere Mengen an Zuschlagstoff bis zu 50 Gew.-% zuzugeben, jedoch ist Gips eine preiswertere Komponente als gemahlenes Gasbetongranulat.

Claims (6)

1. Gipsplatte mit hohem Feuerwiderstand mit einem ge­ schnittene mineralische Fasern, insbesondere Glas­ fasern geblähten Perliten und üblichen Zusätzen enthaltenden Gipskern, dadurch gekennzeichnet, daß der Gipskern anstelle von geblähten Perliten 2 bis 20 Gew.-% Gasbetongranulat mit einer Korngröße bis 2 mm enthält.
2. Gipsplatte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gipskern 5 bis 10 Gew.-% Gasbetongranulat enthält.
3. Gipsplatte gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gasbetongranulat eine Korngröße bis 1 mm aufweist.
4. Gipsplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern zusätzlich bis zu 2 Gew.-% Vermiculite enthält.
5. Gipsplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gispkern außen mit Glasfaservlies kaschiert ist.
6. Gipsplatte gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasfaservlies auf der dem Gipskern abge­ wandten Seite beschichtet ist mit einem zumindest teilweise abgebundenen anorganischen Binder.
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